Режим вихревого кольца
Когда вертолет снижается вертикально или достаточно круто (©сн^70°) планирует с работающими двигателями, то под несущими винтами и над ними образуются зоны раздела воздушных потоков. Сверху в этой зоне происходит отрыв части воздуха, захватываемой винтами, от относительно неподвижной части воздушного пространства, а снизу — встреча двух потоков: отбрасываемого винтами со скоростью 2Vi и встречного, движущегося со скоростью Vv (рис. 2.5, а). В момент встречи этих потоков скорости их выравниваются и с поверхности раздела масса воздуха вытесняется наружу радиально и вверх за пределы поверхности, отметаемой несущими винтами. Частично воздух перетекает из области повышенного давления под винтами в область пониженного давления над винтами. Это перетекание незначительно и вредного влияния на работу винтов не оказывает, лишь частично уменьшает тягу, что составляет концевые потери несущих винтов.
При увеличении вертикальной скорости снижения более 2—3 м/с поверхности разделов сближаются. Струйки воздуха, отраженные от нижней поверхности раздела, идут вверх и попадают в область над винтами, подсасываются ими и проходят через них снова (рис. 2.5, б). Поверхности раздела и вихревые потоки неустойчивы. Они колеблются в непрерывно разрушаются основным потоком воздуха. Это вызывает колебания вертолета, толчки на несущие винты, ухудшение управляемости.
При еще большем увеличении скорости снижения (рис. 2.5, в) поверхности раздела еще больше сближаются, а вихревые потоки замыкаются вокруг плоскости вращения пиитов в виде тороидальной поверхности, которая с наружной стороны обтекается снизу вверх встречным потоком. Таким образом, при вертикальном (или близком к нему)
Vy+ v,
JU
лї Иґ?
УвОІД = о а) Vy z 2 м/с
l) Vv = 5т 7м/с г) Vy > 10 м/с
Рис. 2.5. Схема возникновения вихревого кольца
снижении вертолета с работающими двигателями какой-то объем воздуха может циркулировать через плоскости вращения несущих винтов много раз, образуя при этом так называемое вихревое кольцо, т. е. поток воздушных масс, циркулирующий вокруг винтов. Такое течение неустойчиво,
так как при его возникновении резко уменьшается сила тяги винтов, а с ее исчезновением исчезает и описанное явление. С исчезновением вихревого кольца сила тяги растет и все повторяется снова. При этом возникают броски вертолета, исчезает управляемость.
При увеличении скорости вертикального снижения более 10 м/с вихревое кольцо будет отставать от винтов, смещаясь вверх за счет большого подпора воздуха снизу (рис. 2.5, г). При этом управляемость начинает восстанавливаться. По достижении скорости Vv=‘2,— 16 м/с винты переходят на режим вертикальной авторотации.
В летной эксплуатации режим вихревого кольца может возникнуть вследствие ошибок пилотирования, например, при гашении поступательной скорости без добавления соответствующей мощности или при превышении вертикальной скорости снижения на крутом планировании. Следовательно, чтобы предотвратить попадание вертолета в режим вихревого кольца, необходимо вертикальное снижение производить осторожно, не допуская превышения установленных вертикальных скоростей.
Нахождение вертолета в режиме вихревого кольца опасно, поэтому при появлении первых признаков этого режима (самопроизвольное увеличение оборотов несущих винтов, тряска, броски вертолета, ухудшение управляемости) необходимо плавным увеличением общего шага несущих винтов восстановить заданную скорость снижения. Ес — сли запаса мощности нет или режим развился так, что добавление мощности не дает результатов, необходимо ручкой ППУ перевести вертолет в поступательный полет. Получив поступательную скорость, вертолет выходит из режима вихревого кольца, так как винты получают косую обдувку. При невозможности такого вывода вертолета вследствие отсутствия управляемости, но при наличии запаса высоты необходимо, уменьшив общий шаг винтов, перевести их на режим самовращения, при котором вертолет обретает управляемость, и затем придать вертолету поступательную скорость.